地下室樓蓋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性分析

黃海鑫

摘要：地下室設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的組成部分。地下室頂板結(jié)構(gòu)形式有多種，在保證結(jié)構(gòu)可靠性和使用性的前提下，還應(yīng)兼顧其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。.本文結(jié)合工程實(shí)際，針對(duì)工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作出多種不同布置形式的方案分析比較，以達(dá)到安全適用，經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)目的

關(guān)鍵詞：地下室結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟(jì)性

1 工程概況

該工程由10棟單體建筑組成，采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。本工程總建筑面積約為 240000m2，其中，地上建筑面積約為 13.30000m2，2 層（局部 3 層）地下室建筑面積約為 10.70000m2。除 T1、T6 首層及地下 1 層和地下 2 層商業(yè)部分為重點(diǎn)設(shè)防類（乙類）之外，其余單體均為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）。

結(jié)合商業(yè)規(guī)劃、建筑場(chǎng)地以及使用功能的要求，T1、T6 塔樓在首層與商業(yè)裙房不設(shè)置分隔縫，作為 2 層以上塔樓的底盤連為整體；T10 通過(guò)設(shè)置防震縫和雙向滑動(dòng)支座鋼連廊，拆分為 4 個(gè)單體獨(dú)立設(shè)計(jì)；其他各單體結(jié)構(gòu)自首層起完全分開(kāi)、彼此獨(dú)立；各單體結(jié)構(gòu)均以地下室頂板作為嵌固端。

2 樓蓋結(jié)構(gòu)方案

2.1 樓蓋計(jì)算單元

選取柱網(wǎng)尺寸為 8.5 m ×8.5 m，水平及豎直方向均為 5 跨的現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋作為計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果取圖1所示的居中區(qū)域作為樓蓋計(jì)算及分析單元。地下室頂板鋪設(shè) 1.0 m 厚的覆土，其容重取 18 kN/m2。頂板考慮建筑面層營(yíng)造做法，取恒荷載為 4 kN/m2，活荷載考慮消防車荷載 20 kN/m2，按照文獻(xiàn)[1]中依據(jù)樓蓋板格跨度的大小分別予以折減，其數(shù)值不小于 10 kN/m2。

圖1 樓蓋計(jì)算單元示意圖

地下室框架柱的截面尺寸取600 mm×600 mm，框架梁截面尺寸及頂板厚度隨樓蓋布置方式的變化取值不同。地下室結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)，框架柱、框架梁板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別為 C55、C35，梁縱筋、箍筋和板鋼筋均采用 HRB400。

2.2 樓蓋布置方式

地下室結(jié)構(gòu)常用的樓蓋形式有主次梁樓蓋、十字梁樓蓋、無(wú)梁樓蓋等多種結(jié)構(gòu)型式，本文依據(jù)規(guī)范[2]對(duì)地下室頂板分別提出單向單道次梁體系、單向雙道次梁體系、十字次梁體系、井字次梁體系、無(wú)次梁厚板體系、空心樓蓋體系共計(jì) 6 種結(jié)構(gòu)樓蓋布置方案（圖2），對(duì)其分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，以比較不同樓蓋的經(jīng)濟(jì)性。

圖2 比選樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

基于上述樓蓋平面布置形式，為便于比較計(jì)算結(jié)果，主次梁截面尺寸和板厚的確定以梁、板配筋滿足相關(guān)規(guī)范及規(guī)程[3-5]的設(shè)計(jì)要求，并使梁、板的配筋處于合理范圍之內(nèi)作為前提條件，具體如下：

（1）結(jié)構(gòu)梁、板的撓度以 1/250 作為控制標(biāo)準(zhǔn)；

（2）結(jié)構(gòu)梁、板的頂面、底面的裂縫寬度分別控制在 0.2、0.3 mm 之內(nèi)；

（3）結(jié)構(gòu)梁、板的保護(hù)層厚度按二 a 類環(huán)境類別取值，分別為 25、20 mm；

（4）結(jié)構(gòu)梁、板的配筋率分別控制在 1.0% ～1. 2%、0.3% ～ 0.4% 之間。為降低結(jié)構(gòu)用鋼量，結(jié)構(gòu)主、次梁上部設(shè)置通長(zhǎng)架立鋼筋，樓板采用雙層雙向鋼筋通長(zhǎng)布置為主；對(duì)梁、板支座處配筋不足區(qū)域另行設(shè)置附加鋼筋。

3 經(jīng)濟(jì)性比較

不同于常規(guī)樓蓋，地下室頂板的厚度須按照規(guī)范[6]的要求考慮防水處理，本工程中所用樓蓋 a）～d）的板厚均取 250～ 350 mm；樓蓋 e）為無(wú)次梁結(jié)構(gòu)，其板厚為 500 mm；樓蓋 f）采用現(xiàn)澆空心樓蓋，依據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范[5]計(jì)算及構(gòu)造要求取其樓板總厚度為500 mm。空心樓蓋采用高度為 250 mm 箱體填充，箱體底面為正方形，邊長(zhǎng)為600 mm ×600 mm；箱體頂面及底面的混凝土層厚度均為 125 mm。

3.1 樓蓋梁板計(jì)算

樓蓋布置方案中的樓蓋 a）～ e）采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院 PKPM 系列軟件中的 SATWE 模塊直接計(jì)算，樓蓋 f）采用規(guī)范[5]擬梁法等代后，再由SATWE進(jìn)行計(jì)算分析；配筋、撓度以及裂縫的計(jì)算采用 PKPM 相關(guān)后處理模塊處理。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行反復(fù)試算，得到滿足預(yù)設(shè)設(shè)計(jì)要求的各個(gè)樓蓋方案梁板的截面尺寸及配筋；其中，樓蓋梁板的具體構(gòu)件信息見(jiàn)表 1。

3.2 梁板材料用量

綜合圖 3 所示梁板在正常使用極限狀態(tài)以及承載能力極限狀態(tài)下的計(jì)算結(jié)果，得到其相應(yīng)的混凝土及鋼筋用量見(jiàn)表 2、表 3。從表中可以看出，通過(guò)對(duì)樓板中的混凝土采用空心箱體填充，極大降低了樓蓋的自重并減小了梁板的配筋，故框梁空心樓蓋方案 f 的混凝土及鋼筋用量最小。采用常規(guī)梁板布置的方案 a 至方案 e 中，方案 b 所示的單向雙道次梁方案所用混凝土及鋼筋用量最為經(jīng)濟(jì)。

3.3 樓蓋經(jīng)濟(jì)性分析

梁、板所用混凝土選用強(qiáng)度等級(jí)為 C35 的商品混凝土，包含工地運(yùn)費(fèi)與泵送費(fèi)在內(nèi)的單價(jià)按 400 元/m3計(jì)算。HRB400 級(jí)的鋼筋單價(jià)以直徑規(guī)格劃分，價(jià)格介于 3 620 ～3 690元 / t 區(qū)間，統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)取其平均值 3 650 元 / t作為依據(jù)。現(xiàn)澆鋼筋混凝土模板造價(jià)的計(jì)算，均按混凝土與模板接觸面的面積按照 60 元/m2計(jì)算。

現(xiàn)澆空心樓蓋中所用的箱體材料及其附屬配件折算至單個(gè)箱體的綜合價(jià)格約為 95 元/個(gè)。根據(jù)以上單價(jià)規(guī)定，對(duì)經(jīng)過(guò)計(jì)算配筋設(shè)計(jì)的 6種類型梁板進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)造價(jià)統(tǒng)計(jì)。為便于比較分析，將其換算為單位面積土建造價(jià)，見(jiàn)表 4；其中，現(xiàn)澆空心樓蓋中箱體的綜合價(jià)格折算計(jì)入單位面積總造價(jià)中。

從表 4 中可以看出，采用框梁空心樓蓋方案 f以及單向雙道次梁方案 b 的混凝土及鋼筋用量最小，框梁厚板樓蓋 e 的用量最大；方案 f 以及方案 e的模板用量最省，方案 d 的用量最多；綜合單價(jià)方案f 最為經(jīng)濟(jì)，方案 b 略高于方案 f。綜合考慮防水處理以及管線布置等因素，方案 b 為最經(jīng)濟(jì)的樓蓋形式。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型，通過(guò)對(duì)6 種不同形式樓蓋在覆土與消防車荷載作用下單位面積材料用量的分析，對(duì)其頂板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析及比較，得到了適用的樓蓋布置方式。

參考文獻(xiàn)：

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